Deficiencia completa de ALS en un niño con talla baja idiopática : estudios bioquímicos y expresión in vitro de las variantes del gen IGFALS identificadas en el caso índice y sus familiares

El crecimiento humano es un proceso complejo condicionado por factores genéticos, nutricionales, ambientales y hormonales. El eje de la hormona de crecimiento (GH) y el factor de crecimiento insulino-símil tipo 1 (IGF-I) es el principal regulador endocrino del crecimiento posnatal. En la circulación, más el 80% del IGF-I se encuentra unido a IGFBP-3 (proteína ligadora de IGFs-3) y a una glicoproteína denominada subunidad ácido-lábil (ALS), formando un complejo ternario que incrementa la vida media del IGF-I circulante de minutos a horas.nEn algunos niños con talla baja idiopática (TBI) se han identificado defectos moleculares en el eje GH-IGF-I, entre ellos, mutaciones en el gen IGFALS, codificante de la proteína ALS. Mutaciones perjudiciales en ambos alelos del gen resultan en una deficiencia de ALS en circulación, conduciendo a una severa reducción en los niveles séricos de IGF-I e IGFBP-3, que se asocia con un déficit de crecimiento moderado. Hasta la fecha, se han descripto por lo menos 30 pacientes con deficiencia de ALS debida a mutaciones del gen IGFALS en homocigosis o heterocigosis compuesta.nEl objetivo de este trabajo fue el estudio de un niño con TBI (talla a -2.25 SDS) con niveles séricos muy bajos de IGF-I e IGFBP-3, indicando la posibilidad de deficiencia de ALS. Las determinaciones séricas de ALS (ELISA y Western inmunoblot) demostraron ALS no detectable en el caso índice, su padre y su tía paterna. Además, el suero de estos individuos no fue capaz de formar complejos ternarios in vitro. En cambio, en otros familiares los niveles séricos de ALS fueron mensurables y se observó formación de complejo ternario. Por lo tanto, se procedió a la búsqueda de mutaciones del gen IGFALS y a la predicción in silico de patogenicidad de las variantes halladas.nLa secuenciación del gen IGFALS en el caso índice y sus familiares determinó la presencia de cuatro variantes en total: p.E35Gfs*17, p.S490W, y p. (en el mismo alelo). En tres individuos, las mutaciones se encontraban en heterocigosis compuesta, y esto concordó con los hallazgos bioquímicos previos, confirmando la deficiencia completa de ALS.nFinalmente se realizó la expresión in vitro de dichas variantes mediante transfección de células de mamífero.nLas variantes p.E35Gfs*17, p.S490W, y p.L409F fueron clasificadas como patogénicas por la mayoría de los programas bioinformáticos, aunque con ciertas discrepancias. Por otro lado, la variante p.A475V fue clasificada como benigna.nLos estudios de expresión in vitro permitieron evaluar el comportamiento de las variantes en cuanto a su síntesis y secreción. La variante p.A475V fue la única que conservó la capacidad de ser sintetizada, secretada al medio extracelular y de formar el complejo ternario in vitro. Las restantes tres variantes presentaron defectos en su síntesis y/o secreción, y la presencia de dos mutaciones en el mismo alelo (p.) también resultó patogénica in vitro.nEstos resultados sugieren que una alteración en el proceso de síntesis y/o maduración y secreción de ALS perturbaría el equilibrio del sistema circulante de IGF-I. Esta metodología de estudio nos permite relacionar los efectos de mutaciones del gen IGFALS sobre el crecimiento posnatal y la talla.

Human growth is a complex process, influenced by genetic, nutritional, environmental and hormonal factors. The growth hormone-insulin-like growth factor-1 (GH-IGFs) axis is the main endocrine regulator of postnatal growth. In the circulation, more than 80% of IGF-I is bound to IGFBP-3 and the glycoprotein acid-labile subunit (ALS) forming a ternary complex that increases the half-life of IGF-I from minutes to hours.nIn some children with idiopathic short stature (ISS), molecular defects in the GH-IGF-I axis have been found, including IGFALS gene mutations. The presence of damaging mutations in both gene alleles results in ALS deficiency, leading to a severe reduction in serum levels of IGF-I and IGFBP-3, associated to mild growth retardation. To date, at least 30 patients with ALS deficiency due to homozygous or compound heterozygous IGFALS gene mutations have been reported.nThe aim of the present work was to study a boy with ISS (height of -2.25 SDS) with very low serum levels of IGF-I and IGFBP-3, indicating a possible ALS deficiency. Serum ALS measurements (ELISA and Western immunoblot) showed undetectable ALS levels in the index case, his father and his paternal aunt. In addition, their serum samples did not form ternary complexes in vitro. However, other relatives presented measurable serum levels of ALS which resulted in ternary complex formation in vitro. Therefore, we searched for IGFALS gene mutations and predicted their pathogenicity by in silico tools.nIGFALS gene sequencing showed the presence of four variants: p.E35Gfs*17, p.S490W, p. (on the same allele). Three family members were compound heterozygous for IGFALS mutations, and this fact was in accordance with the biochemical findings, confirming complete ALS deficiency.nFinally, we performed the in vitro expression of the variants by mammalian cell transfection.nIn vitro expression studies allowed us to evaluate the synthesis and secretion patterns of the different variants. Variant p.A475V was the only mutated protein that preserved its ability to be synthetized and secreted to the extracellular medium in vitro. In addition, this protein was able to form ternary complex in vitro. The remaining three variants showed impaired synthesis and/or secretion, and the presence of two mutations on the same allele (p.) also showed to be pathogenic in vitro.nThese results suggest that a defect in ALS synthesis and/or maturation and secretion could disturb the regulation of the circulating IGF-I system. This approach allowed us to find the relationship between IGFALS mutations and impairment in postnatal growth.